高分子光导纤维开发之初,仅用于汽车照明灯的控制和装饰。现在主要用于医学、装饰、汽车、船舶等方面,以显示元件为主。在通信和图像传输方面,高分子光导纤维的应用日益增多,工业上用于光导向器、显示盘、标识、开关类照明调节、光学传感器等。
光导纤维可以用在通信技术里。1979年9月,一条3.3公里的120路光缆通信系统在北京建成,几年后上海、天津、武汉等地也相继铺设了光缆线路,利用光导纤维进行通信。
多模光导纤维做成的光缆可用于通信,它的传导性能良好,传输信息容量大,一条通路可同时容纳数十人通话。可以同时传送数十套电视节目,供自由选看。
利用光导纤维进行的通信叫光纤通信。一对金属电话线至多只能同时传送一千多路电话,而根据理论计算,一对细如蛛丝的光导纤维可以同时通一百亿路电话!铺设1000公里的同轴电缆大约需要500吨铜,改用光纤通信只需几公斤石英就可以了。沙石中就含有石英,几乎是取之不尽的。
光导纤维内窥镜可导入心脏和脑室,测量心脏中的血压、血液中氧的饱和度、体温等。用光导纤维连接的激光手术刀已在临床应用,并可用作光敏法治癌。
另外,利用光导纤维制成的内窥镜,可以帮助医生检查胃、食道、十二指肠等的疾病。光导纤维胃镜是由上千根玻璃纤维组成的软管,它有输送光线、传导图像的本领,又有柔软、灵活,可以任意弯曲等优点,可以通过食道插入胃里。光导纤维把胃里的图像传出来,医生就可以窥见胃里的情形,然后根据情况进行诊断和治疗。
光导纤维可以把阳光送到各个角落,还可以进行机械加工。计算机、机器人、汽车配电盘等也已成功地用光导纤维传输光源或图像。如与敏感元件组合或利用本身的特性,则可以做成各种传感器,测量压力、流量、温度、位移、光泽和颜色等。在能量传输和信息传输方面也获得广泛的应用。
由于光纤的良好的物理特性,光纤照明和LED照明已越来越成为艺术装修美化的用途。 应用如下:
门头店名(标设)和LOGO采用粗光纤制作光晕照明。
光纤艺术(4张)门头的局部轮廓采用Φ18(Φ14)的侧光纤进行照明。
场所外立面局部采用光纤三维镜。
采用艺术分布的光纤点阵,配置光纤照明YY-S150光纤扫描机。
在草坪上布置光纤地灯。
光纤瀑布、光纤立体球等艺术造型。
同时也用在装饰显示、广告显示。
光纤也可以用作各种视觉艺术的展示等,光纤的特性得到充分的应用,如图所示:
光纤成为装饰品:利用光纤发光的特性,可以做成各种色彩的荧光光纤,满天星光纤花瓶,做礼品晚会用,还是室内装饰都很漂亮: 如下图:
过去,石油工业只能利用现有的技术开采油气储量,常常无法满足快速投资回收和最大化油气采收率的需求,并导致原油采收率平均只有35%左右。井下系统供应商预测,通过利用智能井技术可以使原油采收率提高到50%~60%。
在开发井中传感器之前,收集井下信息的唯一方法是测井。测井方法虽然能提供有价值的数据,但作业成本高,并有可能对井产生损害。因此,需要更好的井下技术提高无干扰流动监测和控制。
可以共同提高采收率的技术有:
·电子井下传感器,提供定点温度和压力监测;
·流量和含水量传感器;
·井下电-液压操控流动控制系统;
·基于实时油藏动态数据;
·优化油藏模拟;
·高温光纤井下传感器;
·电子与光纤井口湿式连接系统。
过去几年,传感器技术愈来愈多地从其它行业转向海上和井下,特别是光纤传感器技术,光纤传感器极大地提高了高温系统的可靠性。近期,大型井下设备供应商经常与光纤探测技术专业公司合作或收购这类公司,充分证实了这项技术的潜力。
光纤传感器系列包括3项被证实的核心技术和1项待开发的技术:
·分布式温度探测(DTS)。该项技术凭借一定长度的光纤监测不同位置上温度的变化。其温度分辨率为0.1oC,位置分辨率为1m(光纤长度大于10000m)。
·光纤还可以作为直接读值的机械点源传感器。最简单的形式,可能只是一个空腔,随外部压力改变长度,入射到空腔的光信号强度随空腔长度而下降。光纤传送设备允许在一根光纤上组合多个传感器,测量不同物理变量。
·化学探测。专业光纤的开发与工业应用正在增长,它们对化学物质的存在和丰度比较敏感。这种技术还不太先进,但很有发展潜力。
光纤收发器是一种将短距离的双绞线电信号和长距离的光信号进行互换的以太网传输媒体转换单元,在很多地方也被称之为光电转换器。产品一般应用在以太网电缆无法覆盖、必须使用光纤来延长传输距离的实际网络环境中,且通常定位于宽带城域网的接入层应用;同时在帮助把光纤最后一公里线路连接到城域网和更外层的网络上也发挥了巨大的作用。
企业在进行信息化基础建设时,通常更多地关注路由器、交换机乃至网卡等用于节点数据交换的网络设备,却往往忽略介质转换这种非网络核心必不可少的设备。特别是在一些要求信息化程度高、数据流量较大的政府机构和企业,网络建设时需要直接上连到以光纤为传输介质的骨干网,而企业内部局域网的传输介质一般为铜线,确保数据包在不同网络间顺畅传输的介质转换设备成为必需品。
收发器分类
目前国外和国内生产光纤收发器的厂商很多,产品线也极为丰富。为了保证与其他厂家的网卡、中继器、集线器和交换机等网络设备的完全兼容,光纤收发器产品必须严格符合10Base-T、100Base-TX、100Base-FX、IEEE802.3和IEEE802.3u等以太网标准,除此之外,在EMC防电磁辐射方面应符合FCC Part15。时下由于国内各大运营商正在大力建设小区网、校园网和企业网,因此光纤收发器产品的用量也在不断提高,以更好地满足接入网的建设需要。
随着光纤收发器产品的多样化发展,其分类方法也各异,但各种分类方法之间又有着一定的关联。
按光纤性质分类
单模光纤收发器:传输距离20公里至120公里
多模光纤收发器:传输距离2公里到5公里
按光纤来分,可以分为多模光纤收发器和单模光纤收发器。由于使用的光纤不同,收发器所能传输的距离也不一样,多模收发器一般的传输距离在2公里到5公里之间,而单模收发器覆盖的范围可以从20公里至120公里。需要指出的是因传输距离的不同,光纤收发器本身的发射功率、接收灵敏度和使用波长也会不一样。
如5公里光纤收发器的发射功率一般在-20~-14db之间,接收灵敏度为-30db,使用1310nm的波长;而120公里光纤收发器的发射功率多在-5~0dB之间,接收灵敏度为-38dB,使用1550nm的波长。
按所需光纤分类:
单纤光纤收发器:接收发送的数据在一根光纤上传输
双纤光纤收发器:接收发送的数据在一对光纤上传输
顾名思义,单纤设备可以节省一半的光纤,即在一根光纤上实现数据的接收和发送,在光纤资源紧张的地方十分适用。这类产品采用了波分复用的技术,使用的波长多为1310nm和1550nm。但由于单纤收发器产品没有统一国际标准,因此不同厂商产品在互联互通时可能会存在不兼容的情况。另外由于使用了波分复用,单纤收发器产品普遍存在信号衰耗大的特点。目前市面上的光纤收发器多为双纤产品,此类产品较为成熟和稳定,但需要更多的光纤。
按工作层次/速率分类
100M以太网光纤收发器:工作在物理层
10/100M以太网光纤收发器:工作在数据链路层
按工作层次/速率来分,可以分为单10M、100M的光纤收发器、10/100M自适应的光纤收发器和1000M光纤收发器。其中单10M和100M的收发器产品工作在物理层,在这一层工作的收发器产品是按位来转发数据。该转发方式具有转发速度快、通透率高、时延低等方面的优势,适合应用于速率固定的链路上,同时由于此类设备在正常通信前没有一个自协商的过程,因此在兼容性和稳定性方面做得更好。
而10/100M光纤收发器是工作在数据链路层,在这一层光纤收发器使用存储转发的机制,这样转发机制对接收到的每一个数据包都要读取它的源MAC地址、目的MAC地址和数据净荷,并在完成CRC循环冗余校验以后才将该数据包转发出去。存储转发的好处一来可以防止一些错误的帧在网络中传播,占用宝贵的网络资源,同时还可以很好地防止由于网络拥塞造成的数据包丢失,当数据链路饱和时存储转发可以将无法转发的数据先放在收发器的缓存中,等待网络空闲时再进行转发。这样既减少了数据冲突的可能又保证了数据传输的可靠性,因此10/100M的光纤收发器适合于工作在速率不固定的链路上。
C-LENS
G-LENS
格林透镜
按结构分类
桌面式(独立式)光纤收发器:独立式用户端设备
机架式(模块化)光纤收发器:安装于十六槽机箱,采用集中供电方式
按结构来分,可以分为桌面式(独立式)光纤收发器和机架式光纤收发器。桌面式光纤收发器适合于单个用户使用,如满足楼道中单台交换机的上联。机架式(模块化)光纤收发器适用于多用户的汇聚,如小区的中心机房必须满足小区内所有交换机的上联,使用机架便于实现对所有模块型光纤收发器的统一管理和统一供电,目前国内的机架多为16槽产品,即一个机架中最多可加插16个模块式光纤收发器。
按管理类型分类
非网管型收发器:即插即用,通过硬件拨码开关设置电口工作模式
网管型收发器:支持电信级网络管理
按网管来分,可以分为网管型光纤收发器和非网管型光纤收发器。随着网络向着可运营可管理的方向发展,大多数运营商都希望自己网络中的所有设备均能做到可远程网管的程度,光纤收发器产品与交换机、路由器一样也逐步向这个方向发展。对于可网管的光纤收发器还可以细分为局端可网管和用户端可网管。局端可网管的光纤收发器主要是机架式产品,多采用主从式的管理结构,即一个主网管模块可串联N个从网管模块,每个从网管模块定期轮询它所在子架上所有光纤收发器的状态信息,向主网管模块提交。主网管模块一方面需要轮询自己机架上的网管信息,另一方面还需收集所有从子架上的信息,然后汇总并提交给网管服务器。如武汉烽火网络所提供的OL200系列网管型光纤收发器产品支持1(主) 9(从)的网管结构,一次性最多可管理150个光纤收发器。
按电源分类
内置电源:内置开关电源为电信级电源
外置电源:外置变压器电源多使用在民用设备上
按电源来分,可以分为内置电源和外置电源两种。其中内置开关电源为电信级电源,而外置变压器电源多使用在民用设备上。前者的优势在于能支持超宽的电源电压,更好地实现稳压、滤波和设备电源保护,减少机械式接触造成的外置故障点;后者的优势在于设备体积小巧和价格便宜。
按工作方式分类
全双工方式(full duplex)是指当数据的发送和接收分流,分别由两根不同的传输线传送时,通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作,这样的传送方式就是全双工制,如图1所示。在全双工方式下,通信系统的每一端都设置了发送器和接收器,因此,能控制数据同时在两个方向上传送。全双工方式无需进行方向的切换,因此,没有切换操作所产生的时间延迟。
半双式方式(half duplex)是指使用同一根传输线既作接收又作发送,虽然数据可以在两个方向上传送,但通信双方不能同时收发数据,这样的传送方式就是半双工制。采用半双工方式时,通信系统每一端的发送器和接收器,通过收/发开关转接到通信线上,进行方向的切换,因此,会产生时间延迟。 目前市面上有些晶片,只能使用全双工环境,无法支持半双工,若接至其他品牌的交换机(N-Way Switch)或集线器(HUB),其又使用半双工模式,则一定会造成严重的冲撞及丢包。